EnDaSpace PLATON – Plattformökonomie in der Wasserstoffwirtschaft

Wasserstoff: Zentraler Baustein eines nachhaltigen Wirtschaftssystems

Um die Klimaschutzziele des Pariser Abkommens zu erreichen, müssen fossile Energieträger im globalen Wirtschaftssystem weitgehend ersetzt werden. Anstatt beispielsweise Öl oder Gas zum Heizen, für den Fahrzeugantrieb oder zur Stromerzeugung zu nutzen, muss ein regeneratives Energiesystem aufgebaut werden, das auf der Nutzung nachhaltiger Energiequellen basiert.

Es gibt jedoch unterschiedlichste Anwendungen, die sich nicht oder nur sehr schwer elektrisch betreiben lassen, weil sie zu viel Energie verbrauchen und bei denen deshalb auch in weiterer Zukunft nur fossile Energieträger sinnvoll eingesetzt werden könnten, wie beispielsweise für Hochtemperaturprozesse in der verarbeitenden Industrie, insbesondere in der Stahlproduktion oder auch für Antriebe im Flug-, Schiffs-, Straßengüter- und Personenverkehr. Hier wird klimaneutral erzeugter Wasserstoff zum entscheidenden Bindeglied, das beides kann: die Art der Energiebedarfe dieser Anwendungen decken und sie durch die eigene regenerative Erzeugung in ein nachhaltiges Wirtschaftssystem überführen.

Somit wird Wasserstoff dank seiner vielseitigen Anwendbarkeit und Flexibilisierungsmöglichkeiten zu einem entscheidenden Element, nicht nur um punktuell Treibhausgasemissionen zu vermeiden, sondern insbesondere auch für die erfolgreiche Transformation unseres konventionellen in ein wirklich nachhaltiges Energie- und Wirtschaftssystem.

Bedeutung von Digitalen Technologien für eine grüne Wasserstoffwirtschaft

Digitale Technologien und Plattformen spielen in diesem Transformationsprozess eine wichtige Rolle und werden Wegbereiter und integraler Bestandteil einer grünen Wasserstoffwirtschaft. Wie in verschiedenen Wirtschaftszweigen zuvor, können digitale Plattformen bislang separierte Akteure zusammenbringen, ermöglichen den Austausch bzw. die gemeinsame Nutzung von Daten und steigern die Effizienz im Gesamtsystem.

Ohne den Einsatz von digitalen Technologien und die gemeinsame Nutzung von Daten wäre beispielsweise die Erzeugung von grünem Wasserstoff mittels Wasserelektrolyse undenkbar. Denn die Bereitstellung von grünem Wasserstoff ist stets an die Verfügbarkeit von Strom aus erneuerbaren Energien gekoppelt, deren Erzeugung naturgemäß aber Schwankungen unterliegt. Dadurch erhöht sich die Prozess-Komplexität enorm, da nicht nur unterschiedlichste Akteure involviert werden müssen, sondern auch ein effizienter Datenaustausch zwischen den Akteuren gewährleistet werden muss. So müssen Betreiber von Wasserstoff-Erzeugungsanlagen wissen, welche Mengen an regenerativen Strom für die Herstellung von Wasserstoff bereitstehen. Hier können daten- und plattformbasierte Lösungen die entscheidenden Weichen stellen, weil durch die Nutzung der darauf gemanagten Daten die Effizienz in den Prozessen signifikant erhöht, Sektoren intelligent miteinander vernetzt und neue wertstiftende Geschäftsmodelle ermöglicht werden.

Plattformökonomie in der Wasserstoffwirtschaft – Akteure intelligent vernetzen und die richtigen Geschäftsmodelle ableiten

Hier setzt das Forschungsprojekt »EnDaSpace PLATON« an, in dem ein plattformbasiertes Ökosystem im Anwendungskontext der Wasserstoffwirtschaft in den Fokus der interdisziplinären Forschung rückt. Es geht einerseits darum herauszufinden, wie eine digitale Plattform aussehen muss, die Akteure in der Wasserstoffwirtschaft effizient miteinander verknüpft und andererseits darum zu analysieren, wie darauf basierende Geschäftsmodelle konzipiert sein müssen, damit sie sich erfolgreich am Markt platzieren lassen.

Im technologischen Teilprojekt »EnDaSpace« (Energy Data Space) wird zuerst die technische Infrastruktur geschaffen, um erneuerbare Windenergie für die Herstellung von grünem Wasserstoff zu nutzen. Das daran gekoppelte Teilprojekt »Platon« (Plattformökonomie am Anwendungskontext Wasserstoff) setzt sich darauf aufbauend mit den zentralen Fragestellungen der Plattformökonomie auseinander.  

Die technologische Basis: Eine digitale Plattform mit ersten Beispielanwendungen

Durch die Entwicklung der technischen Infrastruktur für die Kopplung zwischen einer Windenergieanlage und einem Wasserstoff-Elektrolyseur haben die beteiligten technologischen Fraunhofer-Institute ISST, IEE, IOSB-INA, ISOB-AST und IWES einen Demonstrator geschaffen, mit dem die Funktionalität verschiedener datengetriebener Anwendungen auf einer digitalen Plattform getestet werden kann. Die digitale Plattform basiert dabei auf der offenen, cloudbasierten FIWARE-Technologie und wird mit Betriebsdaten und weiteren relevanten Daten der Windenergieanlage und des Wasserstoff-Elektrolyseurs mittels Industrial Data Space (IDS)-Konnektoren gespeist. Als Pilotanwendungen wurden ein Use Case zur Anomalie-Erkennungen und ein Use Case für eine datenbasierte Betriebsführung des Elektrolyseurs in Kombination mit der Windenergieanlage entwickelt.

Analyse der Vorteile und Anforderungsbedingungen von digitalen Plattformen in der Wasserstoffwirtschaft aus Kunden- und Anbietersicht

Nun geht es darum, unabhängig von diesen beiden Beispielanwendungen die Möglichkeiten einer solchen Plattform für erfolgreiche Geschäftsmodellentwicklungen im Wasserstoffumfeld grundsätzlich zu bestimmen. Dafür wurden Analysen auf zwei Ebenen durchgeführt:
 

1. Analyse plattformbasierter Geschäftsmodelle im regenerativen Energieumfeld

Die drei Fraunhofer-Institute IAO, IIS und IMW haben zum einen bestehende daten- und plattformbasierte Geschäftsmodelle in der regenerativen Energiewirtschaft analysiert und Geschäftsmodellmuster bzgl. des offerierten Leistungsangebots, der Wertschöpfung und der Ertragsmechanik aufgedeckt.
 

2. Systematische Beschreibung von typischen Use Cases in der Wasserstoffwirtschaft

Gleichzeitig wurde zum anderen aus der wissenschaftlichen Literatur ein Systematisierungsschema entwickelt, mit dem bestehende Use Cases im Kontext der Wasserstoffwirtschaft systematisch beschrieben und fundierte Aussagen zum Ökosystem und Datenmanagement, zu Geschäftsmodellen und eingesetzten Technologien abgeleitet wurden.

 

Herausforderung Zukunft – Was sich aus den Ergebnissen ableiten lässt

Mit diesem Vorgehen lassen sich Whitespots, also „Lücken“, die gegenwärtig noch in der digitalen Welt des grünen Wasserstoffs existieren, entlang der Wertschöpfungskette von grünem Wasserstoff aufzeigen und Zukunftsbilder für die Transformation der Branchenstruktur zeichnen. Zudem lassen sich Aussagen ableiten, wo digitale Plattformen bei der Erzeugung regenerativer Energien, der Produktion, Speicherung und Transport, bis hin zur Nutzung von grünem Wasserstoff einen Mehrwert stiften können und wie neu geschaffene digitale Plattformen ausgestaltet sein sollten.

Schließlich ermöglicht die wissenschaftliche Auseinandersetzung, Implikationen für das technologische Demonstrationsprojekt abzuleiten und Handlungsempfehlungen zu geben, welche konkreten Applikationen auf der digitalen Plattform zukünftig entwickelt werden sollten, um die Wertschöpfungskette von grünem Wasserstoff weiter zu verbessern.

Projektpartner

  • Fraunhofer IIS
  • Fraunhofer IMW
  • Fraunhofer IAO
  • Fraunhofer ISST
  • Fraunhofer IEE
  • Fraunhofer IOSB-INA
  • Fraunhofer ISOB-AST
  • Fraunhofer IWES

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